JP4205885B2 - 熱交換器 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば空気調和機や、冷凍庫、冷蔵庫あるいはショーケース等に使用され、熱交換媒体である冷媒と、ここに流通する熱交換空気との間で熱の授受を行う熱交換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば空気調和機や、冷凍庫、冷蔵庫あるいはショーケース等に使用される熱交換器は、所定間隔を存して並設され、互いの隙間に熱交換空気を流通させる複数枚の放熱フィンと、これら放熱フィンに貫通して設けられ、その内部に冷媒（熱交換媒体）を流通させる熱交換パイプとを具備している。
上記熱交換パイプは、並設された放熱フィンの一側端から突出する部分がＵ字状に曲成され、放熱フィンの他側端から一対の開口端が突出し、かつ放熱フィンの幅方向に亘って直状をなす、いわば長尺のＵ字管である。
【０００３】
隣設される熱交換パイプの開口端相互は、いわゆるＵベンドと呼ばれる短尺のＵ字管によって接続され、熱交換器全体として蛇行状の冷媒流路が形成される。そして、上記Ｕ字管の１つは分配用分岐管となっていて、案内管が接続されている。
さらに、上記分配用分岐管には上記案内管を介して冷媒管が接続されていて、この熱交換器は冷媒管により他の冷凍サイクル構成部品と連通する。したがって、分配用分岐管は冷媒を熱交換器の冷媒流路に導入案内して分流させ、もしくは冷媒流路に流通する冷媒を合流して導出案内する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図５（Ａ）（Ｂ）は、完成した熱交換器を、たとえば空気調和機に組み込む途中の搬送状態を示している。すなわち、ここでは図示しない台車上に、完成した熱交換器を上下に複数段に積み重ねて搬送する。
図５（Ａ）の中央部に上記分配用分岐管１を示し、その左右両側にＵ字管２および熱交換パイプ３の開口端を示している。上記分配用分岐管１とＵ字管２および熱交換パイプ３の開口端は熱交換器の側端面から突出する。
【０００５】
上記分配用分岐管１を構成するＵ字管部１ａは、他のＵ字管と同様、ここでは水平方向に曲成される。また、Ｕ字管部１ａとともに分配用分岐管１を構成する管接続部１ｂは、Ｕ字管部１ａの言わば頂点部分に突設されていて、Ｕ字管部１ａの軸線に対して垂直方向に立ち上がる。
そして、Ｕ字管部１ａの両端部は熱交換パイプ３の開口端に接続され、管接続部１ｂには案内管４の一端部が接続される。この案内管４は垂直方向に立ち上がるとともに、所定長さの位置でＵ字管部１ａと並行になるように水平方向に曲成される。
【０００６】
このような分配用分岐管１であるから、図のように熱交換器相互を上下に積み重ねた状態で管接続部１ｂの立ち上がり位置が同一に揃えられ、かつ案内管４の折曲された水平部分が互いに干渉することがない。
しかしながら、近時の傾向として、上記熱交換パイプ３の直径をより太いものを採用して、冷媒の流通量をより増大させ熱交換効率の向上を図る反面、上記放熱フィン５の幅寸法をより小さくして薄型化し、かつ熱交換面積の拡大を図るのが主流となっている。
【０００７】
上記薄型熱交換器であると、先に示したように単純に上下に積み重ねることができない。すなわち、分配用分岐管１を構成する管接続部１ｂに接続された案内管４の立ち上がり端部が、上部側熱交換器の分配用分岐管１を構成するＵ字管部１ａに当接してしまう。
また、上記案内管４の立ち上がり寸法は、加工に最低限必要な寸法を確保するという設計上の制約があって、これ以上、立ち上がり寸法を短縮することができない。
【０００８】
そのため、上述の熱交換器を台車上に積むのに、熱交換器の向きを１台づつ前後に変えなければならない。分配用分岐管１の位置が前後になって、１台置きに手前側に突出し、かつ背面側に突出することになる。
そして、所定の部位に搬送して次工程に熱交換器をセットする際は、熱交換器を１台取り出すごとに反対側に周る作業を繰り返さなければならない。したがって、作業性が悪く、生産性が低下するという問題がある。
【０００９】
本発明は上記事情に着目してなされたものであり、その目的とするところは、たとえ薄型化されたものであっても、相互に積み重ねた状態で干渉することがなく、作業性の良好化と生産性の向上化を得られる熱交換器を提供しようとするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を満足するために本発明は、所定間隔を存して並設され互いの隙間に熱交換空気を流通させる複数枚の放熱フィンと、これら放熱フィンの幅方向に対して２列に並ぶとともに各列が互いに千鳥状に貫通する長尺のＵ字管および各列に隣設する長尺のＵ字管の開口端相互を連通するように接続される短尺のＵ字管とで蛇行状をなし内部に熱交換媒体を導通させる流路を形成する熱交換パイプと、一方列の熱交換パイプの所定部位における開口端相互に接続され略Ｕ字状をなし一対の熱交換パイプの開口端相互に接続されるＵ字管部と、このＵ字管部にＵ字管部の軸方向に対して所定の立ち上がり角度θをなして突設される管接続部とからなり、熱交換媒体を熱交換パイプに導入案内して分流させもしくは熱交換媒体を合流して導出案内する分配用分岐管と、分配用分岐管の管接続部に接続される案内管とを具備し、複数、積み重ねた状態で、それぞれの分配用分岐管の位置および案内管の立ち上がり位置が同一に揃えられる熱交換器であって、
上記分配用分岐管の管接続部の立ち上がり角度θはＵ字管部の軸方向に対して９０°より大きく１８０°よりも小さい角度であってかつ分配用分岐管を上側にして複数の熱交換器を積み重ねたとき下部側熱交換器の案内管が上部側熱交換器の短尺のＵ字管と分配用分岐管および案内管に接触しない角度に設定される。
【００１１】
さらに、上記分配用分岐管は、水系媒体を用いたバルジ加工により製作されたものである。
このような課題を解決する手段を採用することにより、たとえ薄型化された熱交換器であっても、前後に向きを変えることなく積み重ねた状態で分配用分岐管が互いに干渉せず、作業性の良好化と生産性の向上化を得られる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明するに、たとえば空気調和機や、冷凍庫、冷蔵庫あるいはショーケース等に使用され、熱交換媒体である冷媒を導通させ熱交換空気との間で熱交換をなす熱交換器を適用する。
図１は、特に空気調和機を構成する室外機に配置される、いわゆるフィンチューブ型と呼ばれる熱交換器の斜視図である。
この熱交換器１０は、全体的に、平面視でＬ字状に形成されていて、従来から用いられているものよりも厚みが薄く、かつ熱交換面積をより大型にしたことが特徴となっている。
【００１３】
上記薄型熱交換器１０は、所定間隔で平行に並べられ、それらの隙間に熱交換空気を流通させるようにした多数枚（複数枚）の板状放熱フィン１１と、これら放熱フィン１１の面方向とは直交する方向に貫通し、かつ放熱フィン１１の幅方向に対して２列に並んで設けられ、内部を冷媒（熱交換媒体）が流通する熱交換パイプ１２とから構成される。
図において、熱交換器１０の背面側端面から突出する曲成部１２ａは、熱交換パイプ１２のＵ字状に曲成した部分であり、前面側端面から突出するＵ字管１３は、いわゆるＵベンドと呼ばれる接続管であって、隣設される熱交換パイプ１２の開口端相互を連通するように接続される。
この薄型熱交換器１０に対して、熱交換空気は放熱フィン１１の幅方向に沿って流通するが、２列に整列される熱交換パイプ１２の各列のいずれにも熱交換空気が当たるよう、図に示すように互いに千鳥状に設けられる。
【００１４】
さらに、上記熱交換器１０の前面側端面における高さ方向の略中間部には、分配用分岐管１４が設けられる。この分配用分岐管１４は、上記Ｕ字管１３とともに熱交換パイプ１２の開口端相互に接続される。
図２は、分配用分岐管１４を拡大した斜視図である。
上記分配用分岐管１４は、略Ｕ字状に形成されるＵ字管部１５と、このＵ字管部１５の頂点部に一体に突設される管接続部１６とから構成される。管接続部１６の突出高さはＵ字管部１５の管長と比較してわずかでしかなく、しかも、後述するように突出方向は所定角度をなす。
【００１５】
図３（Ａ）は、完成された熱交換器１０を水平姿勢とし、この熱交換器１０の一側面の一部を示す正面図である。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）の側面図であり、図３（Ｃ）は図３（Ａ）の平面図である。
熱交換器１０を水平状態にしたところから、この側面部から突出するＵ字管１３は、その軸方向が水平方向に向くことになる。ここでは、図の上段側の中央部のものが分配用分岐管１４である。
【００１６】
この分配用分岐管１４は、軸方向を水平にしたＵ字管部１５から管接続部１６が一体に突設されてなる。この管接続部１６は、Ｕ字管部１５の曲成頂点部から立ち上がり形成されている。
なお説明すれば、図３（Ｂ）に示すように、上記管接続部１６はＵ字管部１５に対する立ち上がり角度θが、Ｕ字管部１５の軸心を基準にして、９０°より大きく、１８０°より小さい範囲内に設定されることが特徴である。
【００１７】
すなわち、管接続部１６のＵ字管部１５に対する立ち上がり角度θを９０°とすると、先に説明したような従来構造そのものとなってしまい、薄型熱交換器１０を水平に置いて上下に積み重ねた状態で分配用分岐管１４の面を揃えると、管接続部１６に接続される案内管１７が互いに干渉してしまうばかりでなく、下部側薄型熱交換器１０の案内管１７が上部側熱交換器１０の分配用分岐管１４およびＵ字管１３に接触してしまう。
また、管接続部１６のＵ字管部１５に対する立ち上がり角度θが１８０°であると、管接続部１６に接続される案内管１７が真横に突出することになり、空気調和機の筐体内に配置した状態で必要スペースを大きくとってしまう。
【００１８】
このようにして構成された熱交換器であり、次工程へ運搬するため完成した各熱交換器１０は運搬車に上下に複数段積み上げられて載置される。
図４（Ａ）は、上下に複数段積み上げられた熱交換器１０の一部の正面図であり、図４（Ｂ）はその側面図である。
【００１９】
熱交換器１０を水平姿勢で載置したところから、この側面部から突出するＵ字管１３は軸方向が水平方向に向く。ここでも図の上段側の中央部のものが分配用分岐管１４である。
積み重ねられた熱交換器１０のそれぞれの同一位置に分配用分岐管１４が位置していて、これらは上下方向に位置が揃えられる。したがって、分配用分岐管１４を構成する管接続部１６のＵ字管部１５からの立ち上がり位置が同一に揃えられることになる。
【００２０】
先に説明したように、管接続部１６のＵ字管部１５に対する立ち上がり角度θを、Ｕ字管部１５の軸心を基準にして９０°よりも大きく、１８０°より小さい範囲（９０°＜θ＜１８０°）内にあるように設定したところから、上下の分配用分岐管１４に接続される案内管１７相互が互いに干渉することがないとともに、下部側熱交換器の案内管が上部側熱交換器の分配用分岐管に接触することがない。
すなわち、上述の角度設定によって、案内管１７の立ち上がり途中においても、あるいは水平方向に折曲された部位においても、上下の案内管１７相互が互いに接触することがなく、分配用分岐管１４に接触することもない。
【００２１】
ここでは、薄型熱交換器１０において熱交換パイプ１２が２列で千鳥状に設けられているところから、分配用分岐管１４の下段側にＵ字管１３が設けられていて、このＵ字管１３は分配用分岐管１４を構成するＵ字管部１５と全く同一の寸法形状のものが用いられている。したがって、分配用分岐管１４のＵ字管部１５と、この下段にあるＵ字管１３の互いの突出高さは同一である。
このことから、上記管接続部１６の立ち上がり角度θを９０°に近い角度に設定すると、接続される案内管１７が上部側の熱交換器１０のＵ字管１３に接触する虞れがある。したがって、特に、分配用分岐管１４の下段側にＵ字管１３が位置する場合は、案内管１７が接触しないような立ち上がり角度θを設定する必要があり、上述のような設定をなすことで、案内管１７が上部側熱交換器１０のＵ字管１３に接触するようなことがない。
【００２２】
いずれにしても、複数の熱交換器１０を積み重ねたときには、全ての分配用分岐管１４を同一面に揃えることが可能となり、従来のように前後に互い違いにして積み重ね、積み下ろしする必要がない。
このことから、空気調和機組立ての作業性が損なわれることがなく、生産性の確保を得られる。そして、配管用スペースの狭い筐体の配管設計に対しても極めて有効な条件となる。
【００２３】
なお、上記分配用分岐管１４は、水系媒体を使用したバルジ加工で製作されていることが特徴である。これに対して従来では、バルジ加工ではあるけれども、鉛系媒体を用いていた。したがって、従来の製造方法と比較して環境にやさしい熱交換器１０を提供できることとなる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、たとえ薄型化された熱交換器であっても、相互に積み重ねた状態で分配用分岐管における干渉がなく、作業性の良好化と生産性の向上化を得られるなどの効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す、熱交換器の斜視図。
【図２】同実施の形態の、分配用分岐管の斜視図。
【図３】同実施の形態の、分配用分岐管を中心にした熱交換器一部の正面図と側面図および平面図。
【図４】同実施の形態を示す、上下に積み重ねた状態の熱交換器一部の正面図と側面図。
【図５】従来の、上下に積み重ねた状態の熱交換器一部の正面図と側面図。
【符号の説明】
１１…放熱フィン、
１２…熱交換パイプ、
１４…分配用分岐管、
１５…Ｕ字管部、
１６…管接続部。

Claims (2)

1. 所定間隔を存して並設され、互いの隙間に熱交換空気を流通させる複数枚の放熱フィンと、
   これら放熱フィンの幅方向に対して２列に並ぶとともに、各列が互いに千鳥状に貫通する長尺のＵ字管および、各列に隣設する長尺のＵ字管の開口端相互を連通するように接続される短尺のＵ字管とで蛇行状をなし内部に熱交換媒体を導通させる流路を形成する熱交換パイプと、
   一方列の上記熱交換パイプの所定部位における開口端相互に接続され、略Ｕ字状をなし一対の熱交換パイプの開口端相互に接続されるＵ字管部と、このＵ字管部に、Ｕ字管部の軸方向に対して所定の立ち上がり角度θをなして突設される管接続部とからなり、熱交換媒体を熱交換パイプに導入案内して分流させ、もしくは熱交換媒体を合流して導出案内する分配用分岐管と、
   上記分配用分岐管の管接続部に接続される案内管とを具備し、
   複数、積み重ねた状態で、それぞれの分配用分岐管の位置および案内管の立ち上がり位置が同一に揃えられる熱交換器であって、
   上記分配用分岐管の管接続部の立ち上がり角度θは、Ｕ字管部の軸方向に対して９０°より大きく、１８０°よりも小さい角度であって、かつ、分配用分岐管を上側にして複数の熱交換器を積み重ねたとき、下部側熱交換器の案内管が上部側熱交換器の上記短尺のＵ字管と、分配用分岐管および上記案内管に接触しない角度に設定される
   ことを特徴とする熱交換器。
2. 上記分配用分岐管は、水系媒体を用いたバルジ加工により製作されたものであることを特徴とする請求項１記載の熱交換器。

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